[發(fā)明專利]基于Y型光纖耦合器及自聚焦透鏡的反射型光纖位移傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410003925.1
• 申請日: 2014-01-03
• 公開（公告）號: CN103712564A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 朱宗玖;肖俊紅;鐘鳴宇;吳造林;胡長俊;韓迎鴿
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮(zhèn)勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種反射型光纖位移傳感器，尤其涉及一種基于Y型光纖耦合器及自聚焦透鏡的反射型光纖位移傳感器。

背景技術(shù)

目前，反射型光纖位移傳感器已廣泛應用于精確位移檢測領(lǐng)域。

現(xiàn)有技術(shù)中的反射型光纖位移傳感器如圖1所示，光從光源S發(fā)出后經(jīng)過透鏡等光學器件耦合后進入入射光纖，再從發(fā)射光纖出射到物體的表面，經(jīng)表面反射后再進入接收光纖，光電探測器D將接收的到的光電信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過后續(xù)的處理電路得出位移量的大小。

上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點：

由于受光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，測量數(shù)據(jù)漂移嚴重、測量精度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種測量精度高、范圍廣的基于Y型光纖耦合器及自聚焦透鏡的反射型光纖位移傳感器。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明的基于Y型光纖耦合器及自聚焦透鏡的反射型光纖位移傳感器，包括自聚焦透鏡，所述自聚焦透鏡的前端朝向被測物的反射面，所述自聚焦透鏡的后端通過Y型光纖耦合器與光元件連接。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的基于Y型光纖耦合器及自聚焦透鏡的反射型光纖位移傳感器，由于包括自聚焦透鏡，自聚焦透鏡的前端朝向被測物的反射面，自聚焦透鏡的后端通過Y型光纖耦合器與光元件連接，能夠避免光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，測量精度高、范圍廣。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的反射型光纖位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的基于Y型光纖耦合器及自聚焦透鏡的反射型光纖位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的反射型光纖位移傳感器的特性曲線與本發(fā)明實施例的特性曲線示意圖。

圖中：1、光探測器，2、光源，3、Y型光纖耦合器，4、自聚焦準直透鏡。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施例作進一步地詳細描述。

本發(fā)明的基于Y型光纖耦合器及自聚焦透鏡的反射型光纖位移傳感器，其較佳的具體實施方式是：

包括自聚焦透鏡，所述自聚焦透鏡的前端朝向被測物的反射面，所述自聚焦透鏡的后端通過Y型光纖耦合器與光元件連接。

所述光元件包括光源和光探測器。

所述Y型光纖耦合器后端的一個分支與所述光源連接、另一個分支與所述光探測器連接。

所述自聚焦透鏡為1/4倍節(jié)距的自聚焦準直透鏡。

所述光探測器為半導體光探測器。

具體實施例：

如圖2所示，對本發(fā)明中的各元件進行詳細介紹：

Y型光纖耦合器：

Y型光纖耦合器是光纖與光纖之間進行可拆卸(活動)連接的器件，它是把光纖的兩個端面精密對接起來，以使發(fā)射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，并使其介入光鏈路從而對系統(tǒng)造成的影響減到最小。對于波導式光纖耦合器，一般是一種具有Y型分支的元件，由一根光纖輸入的光信號可用它加以等分。當耦合器分支路的開角增大時，向包層中泄漏的光將增多以致增加了過剩損耗，所以開角一般在30°以內(nèi)，因此波導式光纖耦合器的長度不可能太短。

自聚焦準直透鏡：

自聚焦透鏡又稱梯度折射率透鏡，是指其內(nèi)部的折射率分布沿徑向逐漸減小的柱狀光學透鏡，具有聚焦和成像功能。準直是聚焦功能的可逆應用。

由于梯度折射率透鏡具有端面準直、耦合和成像特性，加上它圓柱狀小巧的外形特點，可以在多種不同的微型光學系統(tǒng)中使用更加方便。并在集成光學領(lǐng)域如微型光學系統(tǒng)、醫(yī)用光學儀器、光學復印機、傳真機、掃描儀等設備有著廣泛的應用。

光探測器：

又名“光檢測器”，是光接收機的首要部分，光探測器是光纖傳感器構(gòu)成的一個重要部分，它的性能指標將直接影響傳感器的性能。能檢測出入射到其面上的光功率，并把這個光功率的變化轉(zhuǎn)化為相應的電流。由于光信號在光纖中有損耗和失真所以對光探測器的性能要求很高。其中最重要的要求是在所用的光源的波長范圍內(nèi)有較高的靈敏度、較小的噪聲，響應速度快以適應速率傳輸。

半導體光探測器：

在半導體光探測器中光電二極管體積小，靈活度高，響應速度快，在光纖通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，常見的光電二極管有倆種：PIN光電二極管和雪崩光電二極管(APD)。

本發(fā)明的原理是：

首先光射入Y型光纖耦合器，然后在光線中傳輸，光在光纖中的實際傳播并不是平行的，加入自聚焦透鏡的目的是改善這一點，自聚焦透鏡可以將光纖內(nèi)的傳輸光轉(zhuǎn)變成準直光(平行光)。